Bland icke-kilotiska oxider har aluminiumoxid goda mekaniska egenskaper, hög temperaturmotstånd och korrosionsbeständighet, medan mesoporös aluminiumoxid (MA) har justerbar porstorlek, stor specifik ytarea, stor porvolym och låg produktionskostnader, som är allmänt använt i katalys, kontrollerad läkemedelsfrisättning, adsorption och andra fält, såsom sprickor, hydokracking och hydrocking av petrolo-rolamaterialmodern. Alumina används ofta i branschen, men det kommer direkt att påverka aktiviteten i aluminiumoxid, livslängden och selektiviteten för katalysatorn. Till exempel, i processen med bilavgasrening, kommer de avsatta föroreningarna från motoroljetillsatser att bilda koks, vilket kommer att leda till blockering av katalysatorporer, vilket minskar aktiviteten hos katalysatorn. Surfaktant kan användas för att justera strukturen för aluminiumoxidbärare för att bilda MA. Förbättra dess katalytiska prestanda.
MA har begränsningseffekt, och de aktiva metallerna inaktiveras efter högtemperaturkalinering. Dessutom, efter hög temperaturkalcinering, kollapsar den mesoporösa strukturen, MA-skelettet är i amorft tillstånd och ytan kan inte uppfylla dess krav inom funktionaliseringsområdet. Modifieringsbehandling behövs ofta för att förbättra den katalytiska aktiviteten, mesoporös strukturstabilitet, yttermal stabilitet och yt surhet hos MA -material. Kommonmodifieringsgrupper inkluderar metall heteroatomer (Fe, CO, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, etc.) och metalloxider (TiO2, NIO, CO3O4, Cuo, Cu2, RE2, etc. skelett.
Den speciella elektronkonfigurationen av sällsynta jordartselement gör att dess föreningar har speciella optiska, elektriska och magnetiska egenskaper och används i katalytiska material, fotoelektriska material, adsorptionsmaterial och magnetmaterial. Sällsynta jordmodifierade mesoporösa material kan justera syraegenskaper (alkali), öka syre -vakansen och syntetisera metall nanokristallin katalysator med enhetlig dispersion och stabil nanometerskala. Lämpliga porösa material och sällsynta jordar kan förbättra ytdispersionen av metall -nanokristaller och stabilitet och koldoniseringsresistens. I denna artikel kommer sällsynta jordartsmodifiering och funktionalisering av MA att introduceras för att förbättra katalytisk prestanda, termisk stabilitet, syreförvaringskapacitet, specifik ytarea och porstruktur.
1 MA -förberedelse
1.1 Förberedelse av aluminiumoxidbärare
Beredningsmetoden för aluminiumoxid bärare bestämmer dess porstrukturfördelning, och dess vanliga beredningsmetoder inkluderar pseudo-boehmite (PB) dehydratiseringsmetod och sol-gel-metod. Pseudoboehmite (Pb) föreslogs först av kalvet, och H+främjade peptisering för att erhålla y-alooh kolloidalt Pb innehållande mellanlagringsvatten, som kalcinerades och dehydratiserades vid hög temperatur för att bilda aluminiumoxid. Enligt olika råvaror är det ofta uppdelat i nederbördsmetod, karboniseringsmetod och alkoholaluminiumhydrolysmetod. Kolloidal lösligheten för Pb påverkas av kristallinitet, och den optimeras med ökningen av kristallinitet och påverkas också av driftsprocessparametrar.
PB framställs vanligtvis med nederbördsmetod. Alkali tillsätts i alumineringslösning eller syra tillsätts i alumineringslösning och fälls ut för att erhålla hydratiserad aluminiumoxid (alkaliutfällning), eller syra tillsätts i alumineringsutfällning för att erhålla aluminiumoxidmonohydrat, som sedan tvättas, torkas och kalcineras för att erhålla Pb. Utfällningsmetoden är lätt att använda och låg i kostnad, som ofta används i industriell produktion, men den påverkas av många faktorer (lösning pH, koncentration, temperatur osv.). Och det villkoret för att få partikel med bättre dispersibilitet är strikt. I karboniseringsmetoden kan Al (OH) 3is erhållna genom reaktionen av CO2 och Naalo2 och Pb erhållas efter åldrande. Denna metod har fördelarna med enkel drift, hög produktkvalitet, ingen förorening och låga kostnader och kan förbereda aluminiumoxid med hög katalytisk aktivitet, utmärkt korrosionsmotstånd och hög specifik ytarea med låg investering och hög avkastning. Alkinium-alkoxidhydrolysmetod används ofta för att framställa Pb med hög renhet. Aluminiumalkoxid hydrolyseras för att bilda aluminiumoxidmonohydrat och behandlas sedan för att erhålla högren PB, som har god kristallinitet, enhetlig partikelstorlek, koncentrerad porstorleksfördelning och hög integritet av sfäriska partiklar. Processen är emellertid komplex, och det är svårt att återhämta sig på grund av användningen av vissa giftiga organiska lösningsmedel.
Dessutom används oorganiska salter eller organiska föreningar av metaller ofta för att framställa aluminiumoxidföregångare med sol-gelmetod, och rent vatten eller organiska lösningsmedel tillsätts för att framställa lösningar för att generera sol, som sedan gelas, torkas och rostas. För närvarande förbättras beredningsprocessen för aluminiumoxid fortfarande på grundval av PB-dehydratiseringsmetod, och karboniseringsmetoden har blivit den viktigaste metoden för industriell aluminiumoxidproduktion på grund av dess ekonomi och miljöskydd. Alumina som utarbetats med sol-gel-metoden har väckt mycket uppmärksamhet på grund av dess mer enhetliga porstorleksfördelning, som är en potentiell metod, men den måste förbättras för att realisera industriell tillämpning.
1.2 Ma förberedelser
Konventionell aluminiumoxid kan inte uppfylla de funktionella kraven, så det är nödvändigt att förbereda högpresterande MA. Syntesmetoderna inkluderar vanligtvis: nano-avfallsmetod med kolform som hård mall; Syntes av SDA: indunstningsinducerad självmonteringsprocess (EISA) i närvaro av mjuka mallar såsom SDA och andra katjoniska, anjoniska eller nonjoniska ytaktiva medel.
1.2.1 EISA -process
Den mjuka mallen används i surt tillstånd, som undviker den komplicerade och tidskrävande processen med hård membranmetod och kan inse kontinuerlig modulering av bländare. Förberedelsen av MA av EISA har väckt mycket uppmärksamhet på grund av dess enkla tillgänglighet och reproducerbarhet. Olika mesoporösa strukturer kan framställas. The pore size of MA can be adjusted by changing the hydrophobic chain length of surfactant or adjusting the molar ratio of hydrolysis catalyst to aluminum precursor in solution.Therefore, EISA, also known as one-step synthesis and modification sol-gel method of high surface area MA and ordered mesoporous alumina (OMA), has been applied to various soft templates, such as P123, F127, Trietetanolamin (TEA), etc. EISA kan ersätta sammonteringsprocessen för organoaluminiumprekursorer, såsom aluminiumalkoxider och ytaktiva mallar, vanligtvis aluminiumisopropoxid och p123, för att tillåta mesoporösa material. De framgångsrika utvecklingen av EISA-processen kräver vanligtvis justering av hydolys och fördomar och konditioner och fördomar till att tillåta mesoporösa material. Bildad av ytaktiva miceller i SOL.
I EISA-processen kan användningen av icke-vattenhaltiga lösningsmedel (såsom etanol) och organiska komplexeringsmedel effektivt bromsa hydrolysen och kondensationshastigheten för organoaluminiumprekursorer och inducera självmontering av OMA-material, såsom Al (eller) 3and aluminiumisopropoxid. I icke-vattenhaltiga flyktiga lösningsmedel förlorar emellertid ytaktiva mallar vanligtvis sin hydrofilicitet/hydrofobicitet. På grund av fördröjningen av hydrolys och polykondensation har den mellanprodukten dessutom hydrofob grupp, vilket gör det svårt att interagera med ytaktivmall. Endast när koncentrationen av ytaktivt medel och graden av hydrolys och polycondensation av aluminium gradvis ökas i processen för förångning av lösningsmedel kan självmontering av mall och aluminium äga rum. Därför kommer många parametrar som påverkar avdunstningsförhållandena för lösningsmedel och hydrolys och kondensationsreaktion hos föregångare, såsom temperatur, relativ luftfuktighet, katalysator, lösningsmedel förångningsgrad etc. Som visas i fig. 1, OMA-material med hög termisk stabilitet och hög katalytisk prestanda syntetiserades genom solvotermisk assisterad avdunstning inducerad självmontering (SA-EISA). Solvotermisk behandling främjade den fullständiga hydrolysen av aluminiumprekursorer för att bilda små kluster aluminiumhydroxylgrupper, som förbättrade interaktionen mellan ytaktiva medel och aluminium.two-dimensionellt hexagonalt mesofas bildades i EISA-processen och kalcinerades vid 400 ℃ för att bilda OMA-material. I den traditionella EISA -processen åtföljs avdunstningsprocessen av hydrolysen av organoaluminiumprekursor, så förångningsförhållandena har ett viktigt inflytande på reaktionen och den slutliga strukturen för OMA. Det solvotermiska behandlingssteget främjar den fullständiga hydrolysen av aluminiumprekursoren och producerar delvis kondenserad klusterad aluminiumhydroxylgrupper. OMA bildas under ett brett spektrum av indunstningsförhållanden. Jämfört med MA framställt med traditionell EISA-metod har OMA framställd med SA-EISA-metoden högre porvolym, bättre specifik ytarea och bättre termisk stabilitet. I framtiden kan EISA-metoden användas för att förbereda ultra-stort bländare MA med hög omvandlingshastighet och utmärkt selektivitet utan att använda reaming-medel.
Fig. 1 Flödesschema över SA-EISA-metoden för att syntetisera OMA-material
1.2.2 Andra processer
Konventionell MA -beredning kräver exakt kontroll av syntesparametrar för att uppnå en tydlig mesoporös struktur, och avlägsnande av mallmaterial är också utmanande, vilket komplicerar syntesprocessen. För närvarande har många litteraturer rapporterat syntesen av MA med olika mallar. Under de senaste åren fokuserade forskningen huvudsakligen på syntesen av MA med glukos, sackaros och stärkelse som mallar genom aluminiumisopropoxid i vattenhaltiga lösningar. De flesta av dessa MA -material syntetiseras från aluminiumnitrat, sulfat och alkoxid som aluminiumkällor. Ma ctab erhålls också genom direkt modifiering av PB som aluminiumkälla. MA med olika strukturella egenskaper, dvs Al2O3) -1, Al2O3) -2 och Al2O3 och har god termisk stabilitet. Tillsatsen av ytaktivt medel förändrar inte den inneboende kristallstrukturen för Pb, utan ändrar staplingsläget för partiklar. Dessutom bildas bildningen av Al2O3-3 av vidhäftningen av nanopartiklar stabiliserade av organiskt lösningsmedel PEG eller aggregering runt PEG. Porstorleksfördelningen för Al2O3-1 är emellertid mycket smal. Dessutom framställdes palladiumbaserade katalysatorer med syntetisk MA som bärare. I metanförbränningsreaktion visade katalysatorn som stöds av Al2O3-3 god katalytisk prestanda.
För första gången framställdes MA med relativt smal porstorleksfördelning genom att använda billiga och aluminiumrika aluminium svart slagg ABD. Produktionsprocessen inkluderar extraktionsprocess vid låg temperatur och normalt tryck. De fasta partiklarna som finns kvar i extraktionsprocessen kommer inte att förorena miljön och kan staplas upp med låg risk eller återanvändas som fyllmedel eller aggregat i betongapplikation. Den specifika ytan för den syntetiserade MA är 123 ~ 162m2/g, porstorleksfördelningen är smal, toppradie är 5,3 nm och porositeten är 0,37 cm3/g. Materialet är nano-storlek och kristallstorleken är cirka 11 nm. Syntes med fast tillstånd är en ny process för att syntetisera MA, som kan användas för att producera radiokemiskt absorberande för klinisk användning. Aluminiumklorid, ammoniumkarbonat och glukos råvaror blandas i ett molförhållande på 1: 1,5: 1,5, och MA syntetiseras av en ny mekanokemisk reaktion med fast tillstånd. Användning av stora dos131i [NAI] kapslar för behandling av sköldkörtelcancer.
Sammanfattningsvis kan små molekylära mallar i framtiden också utvecklas för att konstruera flernivåordnade porstrukturer, justera effektivt struktur, morfologi och ytkemiska egenskaper hos material och generera stor ytarea och beställd maskhål. Utforska billiga mallar och aluminiumkällor, optimera syntesprocessen, klargöra syntesmekanismen och vägleda processen.
Modifieringsmetod på 2 mA
Metoderna för att jämnt distribuera aktiva komponenter på MA-bärare inkluderar impregnering, in-situ-syntesis, nederbörd, jonbyte, mekanisk blandning och smältning, bland vilka de två första är de mest använda.
2.1 Syntesmetod in situ
Grupper som används i funktionell modifiering läggs till i processen att förbereda MA för att modifiera och stabilisera materialets skelettstruktur och förbättra den katalytiska prestanda. Processen visas i figur 2. Liu et al. Syntetiserad Ni/MO-AL2O3in situ med p123 som mall. Både Ni och MO sprids i beställda MA -kanaler, utan att förstöra den mesoporösa strukturen hos MA, och den katalytiska prestanda förbättrades uppenbarligen. Anta en tillväxtmetod på plats på en syntetiserad gamma-Al2O3substrat, jämfört med y-Al2O3, MnO2-Al2O3HAS större BET-specifik ytarea och porvolym, och har en bimodal mesoporös struktur med smal porstorleksfördelning. MnO2-AL2O3HAS snabb adsorptionshastighet och hög effektivitet för F- och har ett brett pH-applikationsintervall (pH = 4 ~ 10), vilket är lämpligt för praktiska industriella applikationsvillkor. Återvinningsprestanda för MnO2-Al2O3is bättre än den för y-Al2O.strukturell stabilitet måste optimeras ytterligare. Sammanfattningsvis har de MA-modifierade materialen erhållna genom in-situ-syntesen god strukturell ordning, stark interaktion mellan grupper och aluminiumoxidbärare, snäv kombination, stor materialbelastning och är inte lätt att orsaka utgjutning av aktiva komponenter i katalytisk reaktionsprocess och den katalytiska prestanda förbättras avsevärt.
Fig. 2 Framställning av funktionaliserad MA genom in-situ-syntes
2.2 Impregneringsmetod
Fördjupa den beredda MA i den modifierade gruppen och erhålla det modifierade MA -materialet efter behandling för att inse effekterna av katalys, adsorption och liknande. Cai et al. framställde MA från P123 med Sol-Gel-metoden och blötläggs den i etanol och tetraetylenepentaminlösning för att erhålla amino-modifierat MA-material med stark adsorptionsprestanda. Dessutom har Belkacemi et al. doppad i ZnCl2Solution med samma process för att erhålla ordnade zinkdopade modifierade MA -material. Den specifika ytarean och porvolymen är 394m2/g respektive 0,55 cm3/g. Jämfört med in-situ-syntesmetoden har impregneringsmetoden bättre elementdispersion, stabil mesoporös struktur och god adsorptionsprestanda, men interaktionskraften mellan aktiva komponenter och aluminiumoxidbärare är svag, och den katalytiska aktiviteten störs lätt av externa faktorer.
3 funktionella framsteg
Syntesen av Rare Earth MA med speciella egenskaper är utvecklingstrenden i framtiden. För närvarande finns det många syntesmetoder. Processparametrarna påverkar MA: s prestanda. Den specifika ytarean, porvolymen och pordiametern för MA kan justeras med malltyp och aluminiumföregångare. Kalineringstemperaturen och polymermallkoncentrationen påverkar den specifika ytarean och porvolymen för MA. Suzuki och Yamauchi fann att kalcinationstemperaturen ökades från 500 ℃ till 900 ℃. Övergången kan ökas och ytan kan reduceras. Dessutom förbättrar den sällsynta jordfältets modifieringsbehandling aktiviteten, ytans termisk stabilitet, strukturell stabilitet och ytbeläggning av MA -material i den katalytiska processen och uppfyller utvecklingen av MA -funktionalisering.
3.1 Defluorination Adsorbent
Fluoren i dricksvatten i Kina är allvarligt skadligt. Dessutom kommer ökningen av fluorinnehållet i industriell zinksulfatlösning att leda till korrosion av elektrodplatta, försämring av arbetsmiljön, nedgången av kvaliteten på elektrisk zink och minskningen av mängden återvunnet vatten i syratillverkningssystemet och elektrolysprocessen för fluidiserad bäddsugningsgas. För närvarande är adsorptionsmetoden den mest attraktiva bland de vanliga metoderna för våt defluorinering. Men det finns några brister, såsom dålig adsorptionskapacitet, smalt tillgängligt pH -intervall, sekundär förorening och så vidare. Aktivt kol, amorf aluminiumoxid, aktiverad aluminiumoxid och andra adsorbenter har använts för avgiftning av vatten, men kostnaden för adsorbenter är hög, och adsorptionskapaciteten för F-in neutral lösning eller hög koncentration är låg. Begränsad av den dåliga adsorptionskapaciteten för fluorid, och endast vid pH <6 kan den ha god fluoridadsorptionsprestanda. MA har väckt stor uppmärksamhet i miljöföroreningsreglering på grund av dess stora specifika ytarea, unika porstorlekseffekt, syra-basprestanda, termisk och mekanisk stabilitet. Kundu et al. beredd MA med en maximal fluoradsorptionskapacitet på 62,5 mg/g. Fluoradsorptionskapaciteten för MA påverkas starkt av dess strukturella egenskaper, såsom specifik ytarea, ytfunktionella grupper, porstorlek och total porstorlek. Justering av struktur och prestanda för MA är ett viktigt sätt att förbättra dess adsorptionsprestanda.
På grund av den hårda syran i LA och fluorens hårda basicitet finns det en stark affinitet mellan LA- och fluorjoner. Under de senaste åren har vissa studier funnit att LA som modifierare kan förbättra fluoridens adsorptionskapacitet. På grund av den låga strukturella stabiliteten hos sällsynta jordaradsorbenter lakas emellertid mer sällsynta jordar i lösningen, vilket resulterar i sekundär vattenföroreningar och skada på människors hälsa. Å andra sidan är hög koncentration av aluminium i vattenmiljön en av gifterna med människors hälsa. Därför är det nödvändigt att förbereda en slags sammansatt adsorbent med god stabilitet och ingen lakning eller mindre lakning av andra element i fluoravlägsningsprocessen. MA modifierad av LA och CE framställdes med impregneringsmetod (LA/MA och CE/MA). rare earth oxides were successfully loaded on MA surface for the first time, which had higher defluorination performance.The main mechanisms of fluorine removal are electrostatic adsorption and chemical adsorption, the electron attraction of surface positive charge and ligand exchange reaction combines with surface hydroxyl, the hydroxyl functional group on the adsorbent surface generates hydrogen bond with F-, the modification of La and Ce improves the Adsorptionskapacitet för fluor, LA/MA innehåller mer hydroxyladsorptionsställen, och adsorptionskapaciteten för F är i storleksordningen La/Ma> ce/ma> MA. Med ökningen av den initiala koncentrationen ökar fluorens adsorptionskapacitet. Adsorptionseffekten är bäst när pH är 5 ~ 9 och adsorptionsprocessen för fluoravtal med Langmuir -isotermisk adsorptionsmodell. Dessutom kan föroreningar av sulfatjoner i aluminiumoxid också påverka provernas kvalitet avsevärt. Även om den relaterade forskningen om sällsynta jordnära modifierade aluminiumoxid har genomförts, fokuserar det mesta av forskningen på processen med adsorbent, vilket är svårt att användas industriellt. I framtiden kan vi studera dissociationsmekanismen för fluorkomplex i zinksulfatlösning och migrationskarakteristiken för fluorinjoner, få effektiva, lågkostnad och förnybar fluorin-it-sulfatlösning och migrationskarakteristik Hydrometallurgy -system och etablera en processkontrollmodell för behandling av hög fluorlösning baserad på sällsynta jordar Ma nano -adsorbent.
3.2 Katalysator
3.2.1 Torra reformering av metan
Sällsynta jorden kan justera surheten (basicitet) av porösa material, öka syre -vakansen och syntetisera katalysatorer med enhetlig dispersion, nanometerskala och stabilitet. Det används ofta för att stödja ädla metaller och övergångsmetaller för att katalysera metanationen av CO2. För närvarande utvecklas sällsynta jordarts modifierade mesoporösa material mot metan torr reformering (MDR), fotokatalytisk nedbrytning av VOC och svansgasrening.COMERNA med ädla metaller (såsom PD, RU, RH, etc.) och andra övergångsmetaller (såsom CO, Fe, etc.), NI/AL2O3CATALATYS är bredt för dess högre katalys och Selectivitet och VÄRLIGT OCH LÅGT STABIKTION AV LÄGT STABITITET och LÅGT AKTIBILITET. Sintring och kolavlagring av Ni -nanopartiklar på ytan av Ni/Al2O3Lead till den snabba deaktiveringen av katalysatorn. Därför är det nödvändigt att lägga till accelerant, modifiera katalysatorbärare och förbättra beredningsvägen för att förbättra katalytisk aktivitet, stabilitet och brinnande resistens. I allmänhet kan sällsynta jordaroxider användas som strukturella och elektroniska promotorer i heterogena katalysatorer och CEO2improvar spridningen av Ni och ändrar egenskaperna hos metalliska Ni genom stark metallstödinteraktion.
MA används allmänt för att förbättra spridningen av metaller och ge återhållsamhet för aktiva metaller för att förhindra deras agglomeration. LA2O3 med hög syretagringskapacitet förbättrar kolmotståndet i omvandlingsprocessen, och LA2O3PROMOTER Dispersionen av CO på mesoporös aluminiumoxid, som har hög reformeringsaktivitet och motståndskraft. LA2O3Promoter ökar MDR -aktiviteten för CO/MA -katalysator, och CO3O4 och kol2O4faser bildas på katalysatorytan. Men den mycket spridda LA2O3HAS små korn av 8nm ~ 10nm. I MDR-processen bildade interaktionen på plats mellan LA2O3 och CO2St LA2O2CO3mesofas, vilket inducerade effektiv eliminering av CxHY på katalysatorytan. LA2O3Promotes vätereduktion genom att tillhandahålla högre elektrondensitet och förbättra syre -vakansen i 10%CO/MA. Tillsatsen av LA2O3reducerar den uppenbara aktiveringsenergin för CH4Consumption. Därför ökade omvandlingshastigheten för CH4 -ökad till 93,7% vid 1073K K. Tillsatsen av LA2O3 -innehöll den katalytiska aktiviteten, främjade reduktionen av H2, ökade antalet CO0 -aktiva platser, producerade mindre avsatt kol och ökade syre -vakansen till 73,3%.
CE och PR stöds på Ni/Al2O3Catalyst med metod för lika volymimpregnering i Li Xiaofeng. Efter att ha lagt till CE och PR minskade selektiviteten för H2 ökade och selektiviteten för CO. MDR som modifierades av PR hade utmärkt katalytisk förmåga, och selektiviteten för H2 överskridit från 64,5% till 75,6%, medan selektiviteten för CO minskade från 31,4% Peng Shujing et al. Används sol-gelmetod, Ce-modifierad MA framställdes med aluminiumisopropoxid, isopropanollösningsmedel och ceriumnitrathexahydrat. Produktens specifika ytarea ökades något. Tillsatsen av Ce reducerade aggregeringen av stavliknande nanopartiklar på MA-ytan. Vissa hydroxylgrupper på ytan av y-al2O3 var i princip täckta av Ce-föreningar. MA: s termiska stabilitet förbättrades och ingen kristallfasomvandling inträffade efter kalcinering vid 1000 ℃ under 10 timmar. Wang Baowei et al. Beredd MA-material CEO2-AL2O4BY COPROCIPITATION METOD. CEO2 med kubiska små korn sprids jämnt i aluminiumoxid. Efter att ha stött CO och MO på CEO2-AL2O4 inhiberades interaktionen mellan aluminiumoxid och aktiv komponent CO och MO effektivt av CEO2
De sällsynta jordarts -promotorerna (LA, CE, Y och SM) kombineras med CO/MA -katalysator för MDR, och processen visas i fig. 3. De sällsynta jordarts -promotorerna kan förbättra spridningen av CO på MA -bärare och hämma agglomerationen av CO -partiklar. Ju mindre partikelstorleken, desto starkare är Co-MA-interaktionen, desto starkare är den katalytiska och sintringsförmågan i YCO/MA-katalysator och de positiva effekterna av flera promotorer på MDR-aktivitet och kolavsättning.fig. 4 är en HRTEM -bild efter MDR -behandling vid 1023K, CO2: CH4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 under 8 timmar. CO -partiklar finns i form av svarta fläckar, medan MA -bärare finns i form av grå, vilket beror på skillnaden mellan elektrondensitet. I HRTEM -bild med 10%CO/MA (fig. 4B) observeras agglomerationen av CO -metallpartiklar på MA -bärare, tillsatsen av sällsynta jordartspromotor reducerar CO -partiklar till 11,0 nm ~ 12,5 nm. YCO/MA har stark co-MA-interaktion, och dess sintringsprestanda är bättre än andra katalysatorer. Dessutom, som visas i fig. 4B till 4F, ihåliga kolanopier (CNF) produceras på katalysatorerna, som håller kontakten med gasflödet och förhindrar katalysatorn från att deaktiveras.
Fig. 3 Effekt av sällsynt jordstillskott på fysiska och kemiska egenskaper och MDR -katalytisk prestanda av CO/MA -katalysator
3.2.2 deoxidationskatalysator
Fe2O3/meso-ceal, en CE-dopad Fe-baserad deoxidationskatalysator, framställdes genom oxidativ dehydrogenering av 1-buten med CO2AS mjuk oxidant och användes i syntesen av 1,3- butadien (BD). CE var mycket spridd i aluminiumoxidmatris, och Fe2O3/MESO var mycket spriddfe2o3/meso-ceal-100-katalysator har inte bara mycket spridda järnarter och goda strukturella egenskaper, utan har också god syre lagringskapacitet, så den har god adsorption och aktiveringskapacitet för CO2. Såsom visas i figur 5 visar TEM-bilder att Fe2O3/Meso-ceal-100 är regularit visar att den maskliknande kanalstrukturen för mesoceal-100 är lös och porös, vilket är fördelaktigt för spridningen av aktiva ingredienser, medan mycket spridd CE framgångsrikt dopas i aluminiumoxidmatris. Den ädla metallkatalysatorbeläggningsmaterialet som uppfyller den ultralåga utsläppsstandarden för motorfordon har utvecklat porstruktur, god hydrotermisk stabilitet och stor syretagringskapacitet.
3.2.3 Katalysator för fordon
PD-RH stödde kvartära aluminiumbaserade sällsynta jordartskomplex alcezrtiox och Allazrtiox för att erhålla fordonskatalysatorbeläggningsmaterial. Mesoporous aluminiumbaserade sällsynta jordartskomplex PD-RH/ALC kan framgångsrikt användas som en CNG-fordonsavgasreningskatalysator med god hållbarhet, och omvandlingseffektiviteten för CH4, huvudkomponenten i CNG-fordonets avgaser, är så hög som 97,8%. Anta en hydrotermisk enstegsmetod för att framställa det sällsynta jorden MA-kompositmaterialet för att förverkliga självmontering, beordrade mesoporösa föregångare med metastabla tillstånd och hög aggregering syntetiserades, och syntesen av återkommande i överensstämmelse med "sammansatt tillväxtenhet", och därmed inser rening av bilt avgaser efter monterade tröjkatt.
Fig. 4 HRTEM -bilder av MA (a), CO/MA (b), laco/ma (c), ceco/ma (d), yco/ma (e) och smco/ma (f)
Fig. 5 TEM-bild (A) och EDS-elementdiagram (B, C) av Fe2O3/Meso-Ceal-100
3.3 Lysande prestanda
Elektroner av sällsynta jordarelement är lätt upphetsade att övergå mellan olika energinivåer och avge ljus. Sällsynta jordjoner används ofta som aktivatorer för att framställa självlysande material. Sällsynta jordjoner kan laddas på ytan av aluminiumfosfat ihåliga mikrosfärer med samutfällningsmetod och jonbytningsmetod, och självlysande material Alpo4∶re (LA, CE, PR, ND) kan framställas. Den självlysande våglängden är i det nära ultravioletta regionen. MA görs till tunna filmer på grund av dess tröghet, låga dielektriska konstant och låga konduktivitet, vilket gör det tillämpligt på elektriska och optiska enheter, tunna filmer, barriärer, sensorer, etc. Det kan också användas för att avkänna svar en-dimensionell foton, energiproduktion och antiklektioner. Dessa enheter är staplade filmer med bestämd optisk väglängd, så det är nödvändigt att kontrollera brytningsindex och tjocklek. Vid närvarande används ofta titandioxid och zirkoniumoxid med högt brytningsindex och kiseldioxid med lågt brytningsindex för att designa och bygga sådana enheter. Tillgänglighetsområdet för material med olika ytkemiska egenskaper utvidgas, vilket gör det möjligt att utforma avancerade fotonsensorer. Införandet av MA- och oxyhydroxidfilmer i utformningen av optiska enheter visar stor potential eftersom brytningsindexet liknar det för kiseldioxid. Men de kemiska egenskaperna är olika.
3.4 Termisk stabilitet
Med temperaturökningen påverkar sintring allvarligt användningseffekten av MA-katalysator, och den specifika ytan minskar och y-Al2O3in-kristallina faser omvandlas till 5 och θ till χ-faser. Sällsynta jordartsmaterial har god kemisk stabilitet och termisk stabilitet, hög anpassningsförmåga och lättillgängliga och billiga råvaror. Tillsatsen av sällsynta jordarelement kan förbättra den termiska stabiliteten, oxidationsmotståndet med hög temperatur och mekaniska egenskaper hos bäraren och justera ytan hos bäraren. LA och CE är de vanligaste och studerade modifieringselementen. Lu Weiguang och andra fann att tillsatsen av sällsynta jordartselement effektivt förhindrade bulkdiffusion av aluminiumoxidpartiklar, LA och CE skyddade hydroxylgrupperna på ytan av aluminiumoxid, inhiberade sintring och fasomvandling och reducerade skadorna på hög temperatur till mesoporös struktur. Den beredda aluminiet har fortfarande hög specifik ytarea och porvolym. Men för mycket eller för lite sällsynt jordelement kommer att minska aluminiumoxidens termiska stabilitet. Li Yanqiu et al. Tillsatt 5% LA2O3TO y-AL2O3, vilket förbättrade den termiska stabiliteten och ökade porvolymen och den specifika ytan hos aluminiumoxidbärare. Som framgår av figur 6 förbättrar LA2O3Added till y-Al2O3 den termiska stabiliteten hos sällsynt jordarskompositbärare.
I processen med dopning av nano-fibrösa partiklar med LA till MA är BET-ytan och porvolymen MA-LA högre än MA när värmebehandlingstemperaturen ökar, och doping med LA har uppenbar fördröjande effekt på sintring vid hög temperatur. som visas i fig. 7, med ökning av temperaturen, hämmar LA reaktionen av korntillväxt och fasomvandling, medan fig. 7A och 7C visar ackumulering av nano-fibrösa partiklar. i fig. 7B, diametern för stora partiklar som produceras genom kalcinering vid 1200 ℃ är cirka 100nm.it markerar den betydande sintring av MA. Jämfört med MA-1200 aggregeras dessutom inte MA-LA-1200 efter värmebehandling. Med tillsats av LA har nano-fiberpartiklar bättre sintringsförmåga. Även vid högre kalcinationstemperatur är dopad LA fortfarande mycket spridd på MA -ytan. LA -modifierad MA kan användas som bärare av PD -katalysator vid C3H8oxidationsreaktion.
Fig. 6 Strukturmodell för sintringsalumtion med och utan sällsynta jordelement
Fig. 7 TEM-bilder av MA-400 (A), MA-1200 (B), MA-LA-400 (C) och MA-LA-1200 (D)
4 Slutsats
Framstegen med beredning och funktionell tillämpning av sällsynta jordartsmodifierade MA -material introduceras. Sällsynta jorden modifierad MA används allmänt. Även om mycket forskning har gjorts i katalytisk tillämpning, termisk stabilitet och adsorption, har många material höga kostnader, låg dopingmängd, dålig ordning och är svåra att industrialiseras. Följande arbete måste göras i framtiden: Optimera sammansättningen och strukturen på sällsynta jordartsmodifierade MA, välj lämplig process, möta den funktionella utvecklingen; Upprätta en processkontrollmodell baserad på funktionell process för att minska kostnaderna och realisera industriell produktion; För att maximera fördelarna med Kinas sällsynta jordartsresurser, bör vi utforska mekanismen för sällsynt jordar MA -modifiering, förbättra teorin och processen för att förbereda sällsynta jordartsmodifierade MA.
Fundprojekt: Shaanxi Science and Technology total innovationsprojekt (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi Province 2019 Special Scientific Research Project (19JK0490); 2020 Special Scientific Research Project of Huaqing College, XI 'An University of Architecture and Technology (20KY02)
Källa: sällsynt jord
Posttid: JUL-04-2022